Europe

Quels indices montrent qu’un océan se cache sous la glace d’Europe ?

Aucune sonde n’a traversé la glace d’Europe ni photographié directement son océan. Trois observations conduisent pourtant à la même conclusion : une surface fracturée où les cratères d’impact sont rares, un second champ magnétique près d’Europe qui varie avec celui de Jupiter, et une lune que la gravité jovienne déforme sans cesse. L’indice le plus solide vient des mesures magnétiques, qui révèlent à l’intérieur un liquide salé capable de conduire l’électricité.

Europe est une lune de Jupiter légèrement plus petite que la Lune terrestre. Sa surface est couverte de glace d’eau, mais l’ensemble des observations s’explique le mieux par un océan qui entoure le satellite sous cette glace. Les scientifiques estiment sa profondeur à environ 60–150 km. Cette fourchette n’a pas été mesurée directement : elle provient de modèles qui doivent rendre compte à la fois des reliefs, du champ magnétique et de la chaleur interne.

• Environ 3 100 km de diamètre la taille d’Europe, légèrement inférieure à celle de la Lune
• Environ 3,55 jours le temps nécessaire à Europe pour faire le tour de Jupiter
• Plus de deux fois l’eau des océans terrestres la quantité totale d’eau estimée par les modèles internes
• 49 survols les passages rapprochés d’Europe prévus pour Europa Clipper

Que révèle la surface de glace fracturée ?

Une surface restée presque intacte pendant très longtemps devrait conserver de nombreux cratères formés par les impacts. Or les grands cratères sont rares sur Europe. À leur place, des fractures longues de milliers de kilomètres et des paires de crêtes surélevées sillonnent le sol. Par endroits, d’immenses blocs de glace semblent s’être brisés, avoir pivoté, puis avoir gelé de nouveau.

Ces formes montrent que la croûte glacée d’Europe ne s’est pas simplement figée une fois pour toutes. De la glace relativement chaude ou du liquide a pu remonter par les fractures, recouvrir ou repousser les terrains plus anciens. Les images seules ne disent toutefois pas si ce liquide venait de poches peu profondes ou communiquait avec un océan profond. Le relief a fourni un premier indice, mais il ne constitue pas à lui seul une photographie qui prouve l’existence de l’océan.

Comment un champ magnétique peut-il révéler un océan invisible ?

À l’endroit où orbite Europe, la direction et l’intensité du champ magnétique de Jupiter varient de façon régulière. La sonde Galileo a mesuré près d’Europe un champ qui changeait au même rythme. Cela signifie qu’un matériau conducteur se trouve à l’intérieur et que les courants qui le parcourent créent un autre champ magnétique.

La glace pure et la roche conduisent mal l’électricité, contrairement à l’eau chargée de sels dissous. Le modèle qui correspond le mieux aux mesures place donc un vaste océan salé sous la glace. Un champ produit à l’intérieur d’un corps en réponse aux variations d’un champ extérieur est appelé « champ magnétique induit ».

Les mesures magnétiques ne livrent pas toutes les réponses. Des océans de profondeur, d’épaisseur ou de salinité différentes peuvent produire des signaux semblables. Il faudra associer le radar aux mesures de gravité pour déterminer précisément l’épaisseur de la croûte de glace.

L’océan d’Europe n’a pas été découvert sur une photographie de l’eau. Il est devenu l’explication la plus convaincante lorsque la glace fracturée et un champ magnétique qui varie périodiquement ont désigné le même endroit.

Comment l’eau peut-elle rester liquide là où la lumière solaire est si faible ?

L’orbite d’Europe n’est pas parfaitement circulaire. Les attractions régulières d’Io et de Ganymède la maintiennent légèrement allongée : Europe se rapproche un peu de Jupiter, puis s’en éloigne. L’attraction jovienne varie avec cette distance et étire puis relâche l’ensemble du satellite. La friction produite par les flexions répétées de la glace et de l’intérieur peut fournir assez de chaleur pour empêcher l’océan de geler entièrement.

Si l’eau rencontre la roche au fond de l’océan, leurs réactions pourraient produire une énergie chimique utilisable par des organismes. Le fond marin d’Europe n’a cependant jamais été observé directement, et ni source hydrothermale ni forme de vie n’y a été découverte. La possibilité d’eau liquide et d’énergie disponible justifie d’étudier si le milieu pourrait abriter la vie ; elle ne prouve pas que la vie y existe.

Le télescope spatial Hubble a relevé, lors de certaines observations, des signaux pouvant correspondre à de la vapeur d’eau s’élevant au-dessus d’Europe. D’autres observations n’ont pas retrouvé le même phénomène. Ces panaches restent donc une possibilité et ne doivent pas être présentés comme des fontaines en éruption permanente.

Que cherchera à déterminer Europa Clipper ?

Europa Clipper a quitté la Terre en octobre 2024 et modifié sa vitesse et sa trajectoire lors d’un passage près de Mars en mars 2025. La sonde doit repasser près de la Terre en décembre 2026, puis atteindre Jupiter en avril 2030. Au lieu de rester en orbite autour d’Europe, elle tournera autour de Jupiter et effectuera 49 passages rapprochés de la lune. Cette trajectoire réduira le temps passé dans le puissant rayonnement jovien tout en permettant de mesurer plusieurs fois des régions différentes.

Un radar capable de traverser la glace cherchera des couches et des poches d’eau dans la croûte, tandis qu’un magnétomètre mesurera plus précisément le signal magnétique de l’océan. La gravité, déduite du mouvement de la sonde, indiquera dans quelle mesure Europe se déforme. Caméras et spectromètres étudieront ensemble les reliefs et les matériaux de surface. Comparer les résultats de tous ces instruments permettra de vérifier s’ils désignent la même structure interne et de mieux estimer la profondeur de l’océan et l’épaisseur de la glace.

Europa Clipper n’a pas pour objectif de détecter directement la vie. La mission recherchera de l’eau liquide, les échanges possibles entre l’eau et la roche, ainsi que les composés chimiques et l’énergie que la vie pourrait utiliser. Elle doit déterminer si Europe offre un environnement capable d’abriter la vie.

À quel point la présence d’un océan sur Europe est-elle certaine ?

Une surface peu cratérisée et marquée par des changements ne suffit pas à confirmer, à elle seule, un océan autour de toute la lune. Le champ magnétique seul ne permet pas non plus de distinguer la profondeur exacte de l’océan de sa teneur en sel. Néanmoins, le relief, le champ magnétique induit et l’échauffement répété par les marées ne se contredisent pas et s’expliquent par un même modèle océanique. Leur accord constitue un faisceau d’indices solide.

Les longues lignes et les blocs de glace brisés visibles sur les images d’Europe ne sont pas de simples motifs de surface. Ils témoignent des mouvements de la croûte glacée, tandis que le champ mesuré par Galileo indique la présence d’un liquide conducteur en dessous. Europa Clipper étudiera ces deux indices dans les mêmes régions et précisera l’image d’un océan que nous ne connaissons encore qu’à travers des modèles.

Sources

• NASA Science — Europa Facts
• NASA Science — Evidence for an Ocean
• NASA Science — Galileo Magnetic Evidence
• Science — Galileo Magnetometer Measurements
• NASA Science — Europa Clipper
• NASA Science — Europa Clipper Mission Timeline
• NASA — Europa Clipper Mission Science
• NASA Science — Hubble Possible Water Vapor Plumes